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一次回風空調系統房間動態熱力參數的仿真研究和節能分析

10-04 19:37:04  瀏覽次數:475次  欄目:暖通空調
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  前言

  空調的耗能量占國民經濟的比例是可觀的,節約能源勢在必行。傳統的空調設計方法,計算選用設備時往往取安全系數較大;一些已投入使用的高檔建筑,絕大部分時間內設備處于部分負荷的低效率高能耗運行狀態。因此,許多研究者在預測和分析空調耗能系統動態特性(負載)和供能裝置的匹配方面做了大量工作。本文從熱動力學角度出發,建立帶有一次回風空調系統的房間的動態數學模型,從理論上對一次性回風系統空調系統動態特性進行模擬、預測和分析。

  數學模型建立選取空調房間為對象,以墻壁內壁面作為控制容積。在下面假設下建立數學模型:

 。1)空氣看作理想氣體;

 。2)房間地面五個墻壁使用相同材料,地面鋪設隔熱較好的建材;

 。3)僅考慮室內氣體熱容變化, 不考慮建筑材料的熱容變化;

 。4)無輻射傳熱。

  2、一次回風空調房間

  2.1 一次回風過程無能量損失后房間溫度動態模型:

  2.2 一次回風過程中有能量損失后房間溫度動態模型:

  2.3 室外溫度回歸表達式:

  3、結果和討論將上述方程組聯立求解, 輸入初始值,可以得到模擬和預測的結果。

  3.1 送室外新風并內置變熱源:

  3.2 房間供熱送風并設有一次性回風系統,回風無能量損失:

  在送恒定量空調風的基礎上,建立一次回風系統,并在此過程中不考慮回風與室外空氣發生熱交換,即回風無能量損失。

  3.3 房間供熱送風并設有一次性回風系統,回風有能量損失

  4、結論

  在建立的動態數學模型基礎上, 對一次回風空調房間的熱力動態參數進行模擬和分析,并作了節能性的討論。 結果表明, 由于室外溫度的影響,變內熱源比恒內熱源更容易調節供熱量的增加或減小,從而使室內溫度、空氣質量很快達到平穩狀態,同時也節約了能源。設有一次性回風系統的空調房間,室內溫度比無回風時更容易達到平穩狀態,回風量越大,達到平穩狀態所需的時間越短;供熱過程中,回風量越大,室內溫度越高;制冷過程中,回風量越大,室內溫度越低,從而也達到節能的目的。

  符號說明:U——內能(J); M——質量(kg);

  Cp——定壓比熱(J/kgK); Cv——定容比熱(J/kgK);

  T——溫度(K); t——時間(h);

  k——換熱系數(J/m2hK); V——體積(m3);

  A——換熱面積(m2); R——氣體常數;

  Q——熱量(J)

  下標:

  in——室內的; i——送風;

  o——排風; r——回風;

  2——室外的; n—— 房間內熱源;

  s—— 回風能量損失

  參考文獻

  [1] 丁國良,張春路,制冷空調裝置仿真與優化,北京:科學出版社,2000

  [2] 丁麗娟,數值計算方法,北京:北京理工大學出版社, 1998

  [3] 李岱森,簡明供熱設計手冊, 北京:中國建筑工業出版社,1990

  [4] 章熙民,任澤霈 ,梅飛鳴,傳熱學,北京:中國建筑工業出版社,1999

  [5] 劉志剛,劉咸定,趙冠春,工質熱物理性質計算程序的編制及應用,北京: 科學出版社, 1990

  [6] 張家榮,趙廷元, 工程常用物質的熱物理性質手冊, 北京: 新時代出版社,1995

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